Nghiên cứu chế tạo xúc tác cracking cho phân xưởng RFCC tại nhà máy lọc dầu Dung Quất

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

ABSTRACT

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

LỜI MỞ ĐẦU

0.1. Tính cấp thiết của đề tài

0.2. Mục tiêu đề tài

0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

0.4. Nội dung nghiên cứu

0.5. Ý nghĩa đề tài

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Giới thiệu về phân xưởng RFCC của nhà máy lọc dầu Dung Quất

1.1.1. Giới thiệu chung

1.1.2. Xúc tác cho phân xưởng RFCC

1.1.3. Nguyên liệu và sản phẩm của phân xưởng RFCC

1.2. Tổng quan về công nghệ và xúc tác FCC

1.2.1. Thành phần hoạt tính (zeolite)

1.2.2. Thành phần pha nền (matrix)

1.2.3. Công nghệ chế tạo xúc tác cracking công nghiệp

1.2.3.1. Công nghệ sản xuất "incorporation"

1.2.3.2. Công nghệ sản xuất in-situ

1.2.3.3. So sánh 2 phương pháp chế tạo

1.2.4. Kĩ thuật sấy phun trong quá trình chế tạo xúc tác FCC

1.2.4.1. Kĩ thuật sấy phun

1.2.4.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Hóa chất và thiết bị

2.2. Thiết bị sấy phun

2.3. Chuẩn bị nguyên liệu sấy phun

2.4. Quá trình sấy phun

2.5. Quá trình làm sạch tinh chế sản phẩm

2.6. Các phương pháp đặc trưng xúc tác

2.6.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X

2.6.2. Phương pháp hấp phụ đẳng nhiệt nitơ lỏng

2.6.3. Phương pháp phân tích kích thước hạt bằng sàng rây

2.6.4. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét - Scanning electron microscopy (SEM)

2.6.5. Phương pháp kiểm tra thành phần vật liệu với huỳnh quang tia X (X-ray Fluorescence)

2.6.6. Phương pháp nhả hấp phụ amoniac theo chương trình nhiệt độ NH3-TPD

2.6.7. Phương pháp test hoạt tính xúc tác. Phương pháp phân tích kết quả sản phẩm cracking

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Nghiên cứu xây dựng quy trình tạo hạt xúc tác FCC bằng công nghệ sấy phun

3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ dòng khí sấy đầu vào

3.1.2. Ảnh hưởng của tính chất nguyên liệu sấy phun. Ảnh hưởng của pH

3.1.3. Ảnh hưởng của hàm lượng nước trong hỗn hợp sấy phun

3.1.4. Ảnh hưởng của thời gian già hóa

3.1.5. Quy trình tạo hạt xúc tác cracking dạng công nghiệp bằng kỹ thuật sấy phun

3.2. Nghiên cứu chế tạo xúc tác cracking dạng công nghiệp

3.2.1. Kết quả đặc trưng tính chất hóa lý của các mẫu xúc tác cracking dạng công nghiệp FCC

3.2.2. Đánh giá hoạt tính xúc tác cracking dạng công nghiệp

3.3. Kết luận

4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1. Kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

P.1. Bảng tổng hợp điều kiện chế tạo của tất cả các mẫu xúc tác cracking FCC dạng công nghiệp chế tạo được

P.2. Kết quả đo hấp phụ vật lý N2 (BET) của các mẫu xúc tác cracking FCC dạng công nghiệp chế tạo được với điều kiện chất kết dính khác nhau

P.3. Kết quả phân tích độ axit bằng phương pháp NH3-TPD của các mẫu xúc tác cracking FCC dạng công nghiệp chế tạo

P.4. Kết quả phân tích thành phần nguyên tố của các mẫu xúc tác cracking FCC dạng công nghiệp chế tạo

I. Giới thiệu về phân xưởng RFCC tại nhà máy lọc dầu Dung Quất

Phân xưởng RFCC (Residue Fluid Catalytic Cracking) tại nhà máy lọc dầu Dung Quất đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa các phân đoạn dầu nặng thành các sản phẩm có giá trị kinh tế cao, như xăng động cơ và olefin, đặc biệt là propylen. Công nghệ RFCC sử dụng xúc tác cracking để tối ưu hóa hiệu suất chuyển hóa và giảm thiểu sản phẩm không mong muốn. Xúc tác FCC hiện tại chủ yếu được nhập khẩu, gây ra sự phụ thuộc vào nguồn cung nước ngoài. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ chế tạo xúc tác trong nước không chỉ giúp giảm chi phí mà còn nâng cao khả năng tự chủ trong ngành công nghiệp lọc hóa dầu.

1.1. Tầm quan trọng của xúc tác cracking

Xúc tác cracking là yếu tố quyết định đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm trong quá trình RFCC. Sự phát triển của xúc tác zeolite đã mang lại những cải tiến đáng kể về khả năng chuyển hóa và chất lượng sản phẩm. Xúc tác này không chỉ tăng cường tỷ lệ chuyển hóa mà còn tối ưu hóa sản lượng xăng và propylen, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường.

II. Nghiên cứu quy trình chế tạo xúc tác cracking

Nghiên cứu quy trình chế tạo xúc tác cracking cho phân xưởng RFCC tại nhà máy lọc dầu Dung Quất bao gồm việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo hạt xúc tác bằng kỹ thuật sấy phun. Các yếu tố như pH, hàm lượng rắn, thời gian già hóa và nhiệt độ dòng không khí sấy đều có tác động lớn đến chất lượng và hiệu suất của xúc tác. Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện tối ưu để tạo hạt vi cầu cho xúc tác FCC là sử dụng dòng khí sấy ở nhiệt độ 220 °C, pH khoảng 3, hàm lượng rắn 15% và thời gian già hóa 2 giờ. Điều này cho thấy sự quan trọng của việc tối ưu hóa quy trình chế tạo nhằm đạt được hiệu suất cao nhất.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo hạt

Trong quá trình chế tạo xúc tác, các yếu tố như nhiệt độ, pH, và hàm lượng rắn là rất quan trọng. Nhiệt độ dòng khí sấy đầu vào ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước và hình dạng của hạt xúc tác. Việc điều chỉnh pH giúp kiểm soát tính chất hóa học của nguyên liệu, từ đó ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của xúc tác. Hàm lượng rắn cũng quyết định đến độ đồng nhất và tính ổn định của hạt xúc tác, ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của quá trình RFCC.

III. Đánh giá hoạt tính xúc tác

Đánh giá hoạt tính của các mẫu xúc tác cracking được thực hiện trên mẫu nguyên liệu FCC từ nhà máy lọc dầu Dung Quất. Sử dụng thiết bị SCT-MAT cho phép mô phỏng điều kiện hoạt động của phân xưởng RFCC. Kết quả cho thấy hệ xúc tác chế tạo từ silica có hiệu quả tốt nhất với kích thước hạt trung bình khoảng 53 µm, độ chuyển hóa đạt 87%, hiệu suất xăng 53% và propylene đạt khoảng 7,4%. Những con số này chứng minh rằng việc chế tạo xúc tác trong nước có thể đáp ứng được yêu cầu chất lượng và hiệu suất tương đương với xúc tác nhập khẩu.

3.1. So sánh với xúc tác công nghiệp hiện tại

So sánh giữa xúc tác tối ưu được chế tạo và xúc tác công nghiệp đang sử dụng cho thấy những cải tiến rõ rệt về hiệu suất. Điều này không chỉ khẳng định giá trị của nghiên cứu mà còn mở ra cơ hội cho ngành công nghiệp lọc hóa dầu Việt Nam trong việc tự chủ về nguồn cung xúc tác, giảm thiểu chi phí và nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường.

Luận văn thạc sĩ về xúc tác cracking cho phân xưởng RFCC tại nhà máy lọc dầu Dung Quất